JPH09312132A - 交流型プラズマディスプレイ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 化学的手法により簡便かつ低温度での安定製
膜が可能であり、かつ安価に製造でき、放電開始電圧及
び駆動電圧の低下が図られる交流型プラズマディスプレ
イを提供すること。 【解決手段】 ガス放電空間を挟んで背面基板と前面基
板が対向配置され、少なくとも一方の基板には誘電体層
に覆われた互いに対となる電極が夫々形成されると共
に、誘電体層上には保護層が形成されてなる交流型プラ
ズマディスプレイにおいて、前記保護層が、酢酸マグネ
シウム４水和物の一部及び／又は完全脱水物が水を主体
とする媒体にコロイド粒子として分散してなるコーティ
ング液を用いて誘電体層上に形成した塗膜層を加熱処理
してなる酸化マグネシウム含有層で形成されたことを特
徴とする交流型プラズマディスプレイ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は交流型プラズマディ
スプレイ及びその製造方法に関する。更に詳しくは、誘
電体層上に形成する酸化マグネシウム保護層に特徴を有
する交流型プラズマディスプレイ及びその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】放電に伴う発光現象をディスプレイに利
用するいわゆるプラズマディスプレイ（以下ＰＤＰとい
う）は、その電極（主としてＩＴＯ）の構造から、放電
空間に金属電極が露出している直流型と、金属電極が誘
電体層で覆われている交流型とに大別される。特に、薄
型且つ大画面のカラーテレビ用に用いる場合には、メモ
リ機能を有して大型化に対応可能な交流型が好適であ
る。この交流型ＰＤＰは、電極の配向構造から、面放電
方式と対向電極方式とに分けられるが、いずれの方式に
おいても前記誘電体層表面には主として酸化マグネシウ
ムからなる保護層（膜）が形成されている。

【０００３】ところで、保護層を形成する方法として
は、ＥＢ蒸着法を用いる薄膜法と厚膜法が代表的な方法
である。厚膜法では酸化マグネシウムの原料である塩基
性炭酸マグネシウムの溶液をスプレー等によって塗布し
て層を形成させ、次いで加熱処理して酸化マグネシウム
層を形成させる方法である（例えば、特公昭５７−１３
９８３号公報、特公昭６０−４２５７９号公報、特公昭
６３−５９２２１号公報等参照）。これら以外にもスパ
ッタ法、ＣＶＤ法やコーティング法等もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の方法のうち、Ｅ
Ｂ蒸着法、スパッタ法やＣＶＤ法等の真空プロセスを用
いる方法は、概して生産性が低く、製造コストも高価に
なるという欠点に加え、ＰＤＰのような大きな被付着体
を真空チャンバー内に収納することも非常に困難であ
り、大画面の該ディスプレイの保護層形成方法としては
適していない。コーティング法は手軽な方法であること
から鋭意検討されてきたが、従来から保護層形成用に使
用されている市販の酸化マグネシウム粒子が混入された
印刷ペーストは、保護層製造プロセスに合致せず、又、
必要なディスプレイのパネル特性が得られないという性
能上の問題がある。

【０００５】従来の上記の保護層形成用印刷ペーストに
よる造膜のメカニズムは、該ペースト中の造膜性を有す
る有機金属化合物の熱分解による酸化マグネシウム層の
形成にあるが、該ペーストの使用では通常の熱処理温度
（６００℃以下）では膜強度や誘電体層との密着性等が
充分でなかったり、該化合物の熱分解時に膜に亀裂が生
じるという問題や該ペーストのコーティング性も満足で
きるものではない等の問題があった。又、混入されてい
る酸化マグネシウム粒子は粒径が大きく、該ペースト自
体の粘度も高いために、層厚の薄化が困難であり、その
結果、放電開始電圧や駆動電圧をできるだけ低下させた
いという要求を満足させることができない問題もあっ
た。

【０００６】本発明者等はコーティング法における上記
の問題点を解決するために、いわゆるゾル−ゲル法によ
り酸化マグネシウム化合物を加水分解して得られる水酸
化マグネシウムゾルを基板上に塗布した後、焼成して薄
膜の酸化マグネシウム含有層を形成する方法を先に提案
した（特願平６−２７１８２７号）。しかしながら、こ
の方法では水酸化マグネシウムゾルの基板への付着性が
極端に悪く、得られる酸化マグネシウム層の一部が容易
に剥れたり、膜厚が不均一となり、放電開始電圧及び駆
動電圧を満足できる程度に低下させることはできなかっ
た。更に、水酸化マグネシウムゾルを通常の熱処理温度
（６００℃以下）で処理しても、生成する酸化マグネシ
ウムの結晶化が進まず、低結晶性の膜しか得られないた
めに膜強度等も充分でなく、保護膜としての特性が充分
に発揮されない問題もあった。

【０００７】又、水酸化マグネシウムゾルの出発原料と
してマグネシウムアルコキシド等の有機金属化合物を用
いた場合には、基板密着性や膜の均一性が比較的良好な
酸化マグネシウムが得られるが、マグネシウムアルコキ
シド等は非常に高価であるというコストの点と、反応性
が高いために反応の制御が困難となり、生成する水酸化
マグネシウムの寿命も短いという取り扱いの点での問題
がある。そのために、通常はマグネシウムアルコキシド
等に代えて、酢酸マグネシウム等の有機金属塩や塩化マ
グネシウム、硫酸マグネシウム等の無機金属塩が使用さ
れるが、水酸化マグネシウムゾルを得るにはアンモニア
等のアルカリを多量に用いる必要があり、アルカリの除
去等製造工程が複雑となる問題がある。更に、酸化マグ
ネシウムの層の透明性や、水酸化マグネシウムの基体へ
の密着性を向上させるために粒子径を１μｍ以下にしな
ければならず、粒子の成長を抑えるためにエチレングリ
コール等の添加剤を水酸化マグネシウムゾル生成系に添
加する必要があるが、これらの添加剤は水酸化マグネシ
ウムゾル自体の生成をも抑制し、該ゾルの収率を著しく
低下させる問題がある。

【０００８】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、本発明の目的は、上記従来コーティング法にお
ける問題点を解消し、化学的手法により簡便且つ低温度
での安定製膜が可能であり、且つ安価に製造でき、放電
開始電圧及び駆動電圧の低下が図られる交流型ＰＤＰ及
びその製造方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は以下の本発明
により達成される。即ち、本発明は、ガス放電空間を挟
んで背面基板と前面基板が対向配置され、少なくとも一
方の基板には誘電体層に覆われた互いに対となる電極が
夫々形成されると共に、誘電体層上には保護層が形成さ
れてなる交流型ＰＤＰにおいて、前記保護層が、酢酸マ
グネシウム４水和物の一部及び／又は完全脱水物が水を
主体とする媒体にコロイド粒子として分散してなるコー
ティング液を用いて誘電体層上に形成した塗膜層を加熱
処理してなる酸化マグネシウム含有層で形成されたこと
を特徴とする交流型ＰＤＰ及びその製造方法が提供され
る。

【００１０】本発明によれば、保護層を酢酸マグネシウ
ムがコロイド粒子として水を主体とする媒体中に分散し
てなるコーティング液を使用して形成することにより、
真空系プロセスにおけるような高価な設備を必要とせず
に大面積のパネル上に製膜することができ、又、その膜
は誘電体層との密着性に優れ、膜強度、透明性、保護作
用等の優れた膜特性を有し、更に、酸化マグネシウム含
有層の膜厚を薄くすることが可能であるから、放電開始
電圧及び駆動電圧（消費電力）の低下が図られる交流型
ＰＤＰが提供される。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に図面に示す実施形態に基づい
て本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明を適用
した好ましい実施例の面放電方式の交流型ＰＤＰの概略
構造を示す図である。図１において、交流型ＰＤＰはガ
ス放電空間３を挟んで互いに平行に対向配置された前面
基板１と背面基板２から構成されている。基板１及び２
は所定の厚さのガラス板で形成されている。

【００１２】背面基板２に対向する前面基板１の面に
は、Ｘ電極４ａとＹ電極４ｂからなる対電極４が形成さ
れている。これらの対電極４はガラス製であり、誘電体
層５で被覆されている。更にこの誘電体層５は、後に詳
述する酢酸マグネシウムコロイド粒子を水を主体とする
媒体に分散させてなるコーティング液を塗布し、乾燥及
び加熱処理（焼成）して形成された酸化マグネシウム膜
からなる保護層６で被覆されている。又、前面基板１に
対向する背面基板２の面には、アドレス電極７、障壁８
及び蛍光体層９が形成されている。更に、必要に応じて
前面基板１上には反射防止層として、例えば、二酸化チ
タン膜（高屈折率層）１０、及び二酸化ケイ素膜（低屈
折率層）１１が形成されている。

【００１３】図２は、本発明を適用した好ましい実施例
の対向放電方式の交流型ＰＤＰの概略構造を示す図であ
る。図２においては背面基板２に対向する前面基板１の
面には、ガラス製のＸ電極４ａが形成され、該Ｘ電極４
ａは誘電体層５で被覆されており、更にこの誘電体層は
前記と同様にして形成された酸化マグネシウムからなる
保護層６で被覆されている。又、前面基板１に対向する
背面基板２の面には、Ｙ電極４ｂ、誘電体層５前記と同
様に形成された保護層６及び障壁８及び蛍光体層９が形
成されている。更に、必要に応じて前面基板１上には反
射防止層として、例えば、二酸化チタン膜（高屈折率
層）１０、及び二酸化ケイ素膜（低屈折率層）１１が形
成されている。

【００１４】次に本発明を主として特徴づけ、本発明の
交流型ＰＤＰの誘電体層の保護層を形成するコーティン
グ液について説明する。本発明で使用するコーティング
液は、水を主体とする媒体に酢酸マグネシウムがコロイ
ド粒子として分散してなるゾル溶液である。通常市販さ
れている酢酸マグネシウムは４水和物であり、これは水
に完全に溶解する。ところが、水和した水を一部乃至完
全に除去した部分脱水水和酢酸マグネシウム及び無水酢
酸マグネシウムは水に不溶性となること、これらの酢酸
マグネシウムを水に添加すると粒子表面の酢酸マグネシ
ウムの少なくとも一部は加水分解を受けて親水性の水酸
化マグネシウムを形成し、安定なコロイド粒子として水
中に分散することを本発明者が見出した。

【００１５】本発明における酢酸マグネシウムがコロイ
ド粒子として水を主体とする媒体に分散してなるコーテ
ィング液を得るためには、酢酸マグネシウムとして酢酸
マグネシウム４水和物の水和した水の少なくとも２０重
量％を除去することが好ましい。特に好ましくは完全脱
水して無水酢酸マグネシウムとすることである。脱水方
法はどのような方法でもよく全く制限されない。例え
ば、減圧下に加熱する方法が簡便で好ましい。

【００１６】無水〜部分水和酢酸マグネシウムを分散さ
せる媒体は、水を主体とするものであり、水１００％及
び／又は水と水溶性溶剤との混合溶液である。特に、粒
子表面の酢酸マグネシウムの少なくとも一部の加水分解
反応を均一で効率よく進行させ、安定なコーティング液
を形成するうえから、水溶性溶剤としてはアルコール
類、グリコール類、エステル類、エーテル類あるいはプ
ロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等の有機高
誘電率溶剤の使用が好ましい。水に対する使用割合は混
合溶液中の水の割合が５０重量％以下とならない範囲で
あれば特に制限されない。水を主体とする媒体中の無水
〜部分水和酢酸マグネシウムの量（固形分）は、通常
０．１〜９０重量％であるが、均一なコーティング液と
するためには０．１〜６０重量％の範囲が好ましい。

【００１７】又、コーティング液の安定性を高めるため
に、分散安定化剤をコーティング液中に含有させること
ができる。分散安定化剤としては、例えば、ヒドロキシ
プロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチル
セルロース等のセルロース類、ポリアクリル酸、ポリア
クリルアミド等のアクリル系ポリマー、ポリビニルアル
コール及びその部分ケン化物等のビニルポリマー等の水
溶性高分子が好ましい分散安定化剤として挙げられる。
これらは１種又は２種以上で使用され、コーティング液
中の含有量は、通常０．０１〜１０重量％の範囲であ
る。

【００１８】本発明の酢酸マグネシウム粒子がコロイド
状に分散したコーティング液は、水を主体とする媒体
に、必要に応じ、水溶性溶剤、分散安定化剤を溶解し、
無水〜部分水和酢酸マグネシウムを添加して、攪拌する
ことにより得られる。コロイド形成反応は室温でも速や
かに進行するが、例えば３０〜８０℃に加熱することに
よって反応を促進することができる。

【００１９】又、コロイド粒子径を所定の範囲にコント
ロールするために、エチレングリコール或いはジエチレ
ングリコール、メチルセロソルブ等のエチレングリコー
ルの誘導体を上記の反応系に添加することができる。コ
ーティング液中の添加量は、通常０．０１〜８０重量％
程度であり、添加量が増加するとコロイド粒子径は小さ
くなる。これは、エチレングリコール、又はその誘導体
分子内の酸素原子が酢酸マグネシウムのマグネシウム原
子に配位して、酢酸マグネシウムコロイド粒子の分散性
を安定化するためと推測される。本発明のコーティング
液の好ましいコロイド粒子径は、３〜３００ｎｍであ
る。

【００２０】本発明のコーティング液においては、酢酸
マグネシウムコロイド粒子表面の酢酸マグネシウムの少
なくとも一部は加水分解を受けて水酸化マグネシウムと
なっており、その結果、安定なゾル溶液が形成されると
ともに、本発明のコーティング液を基体上に塗布して膜
を形成させた場合には、従来の酢酸マグネシウム溶液に
アンモニア水を添加して水酸化マグネシウムを強制的に
形成させたコーティング液を用いて製膜した場合に比
べ、該コロイド粒子層（膜）と基体との密着性は著しく
向上し、粒子径の揃った緻密な酸化マグネシウム層とす
ることができる。

【００２１】本発明の交流型ＰＤＰの製造方法は、以上
の如きコーティング液を、前記誘電体層上に塗布し、乾
燥及び加熱処理（焼成）することにより酸化マグネシウ
ムからなる保護層を形成することを特徴とする。コーテ
ィング液の誘電体層上への塗布方法は、任意の方法でよ
く、例えば、スピンコート法、ディップコート法、スプ
レーコート法、ロールコート法、メニスカスコート法、
バーコート法、流延法等の種々の塗布法を適用すること
ができる。

【００２２】塗布によって形成された湿潤塗膜を乾燥及
び加熱処理（焼成）を施すことによって、誘電体層に密
着した透明な酸化マグネシウム膜が形成される。乾燥
は、湿潤塗膜中の水及び水溶性溶剤が実質的に揮散する
温度及び時間で行えばよく、例えば、約１００〜２００
℃の温度で約１〜２時間程度行えば十分である。又、焼
成は３００〜６００℃の温度で約１〜５時間程度行うこ
とが好ましい。室温での乾燥でも均一な酸化マグネシウ
ム膜は得られるが、水酸化マグネシウムから酸化マグネ
シウムへの移行を完全なものとし、膜の結晶性を高めて
膜特性を向上させるためには、上記の温度で加熱処理す
ることが好ましい。

【００２３】本発明において、交流型ＰＤＰにおける２
次電子放出比を上げる観点からは、保護層を形成してい
る酸化マグネシウム微粒子のその表面積を大きくするこ
とが必要であり、酸化マグネシウム微粒子の粒子径は、
５〜１００ｎｍの範囲、好ましくは５〜３０ｎｍの範囲
であることが望ましい。粒子径を１００ｎｍ以下にして
粒子間の隙間をなくすことにより表面積を大きくし、通
常の熱処理プロセスでも効率よく酸化マグネシウム膜が
形成される。形成される酸化マグネシウム膜の厚さは特
に限定されないが、透明性の点から１０μｍ以下で、特
に１μｍ以下のものが好ましい。以上の如く得られる本
発明の交流型ＰＤＰにおける保護層は、その膜厚が１μ
ｍ以下の薄膜のものが実現でき、このような膜厚は従来
のバインダーを用いたペーストでは実現不可能なもので
ある。

【００２４】

【実施例】次に実施例及び比較例を挙げて更に具体的に
本発明を説明する。文中の部は重量基準である。 実施例１ 図１に示される面放電交流型ＰＤＰを次のようにして作
製した。ガラス基板上に真空蒸着法によりＣｒ電極（膜
厚：０．２μｍ）を形成し、パターニングした後スクリ
ーン印刷でバリアブを形成後、蛍光体を塗布して背面基
板を作製した。又、前面基板をガラス基板上に真空蒸着
法によりＣｒ電極（膜厚：０．２μｍ）を形成し、パタ
ーニングした後、同様に真空蒸着法によって絶縁層（誘
電体層：膜厚０．８μｍ）を形成して作製した。

【００２５】前面ガラス基板の誘電体層上に、下記のコ
ーティング液をディップコーティング法によって室温、
大気中で塗布した後、１２０℃で１時間乾燥させた。乾
燥後、５００℃のオーブン中で２時間熱処理（焼成）を
行った。熱処理後、水分を蒸発させるために上記温度で
ベーキングを施した。かくして、透明な酸化マグネシウ
ム含有層（保護層）が形成された。膜厚は０．３μｍで
あった。

【００２６】上記２種の基板をそれぞれの処理面を対向
させて貼り合わせ、Ｎｅ−Ａｒ（１．１％）ペニングガ
スを５００Ｔｏｒｒ封入して測定用パネルを作製した。
駆動周波数１５ＫＨｚの駆動波形で、デューティ比２３
％のパルスで最小点火電圧及び最小維持電圧を測定し
た。測定結果は、最小点火電圧（Ｖｆ）は１８０Ｖ、最
小維持電圧（Ｖｓｍ）は１５０Ｖ、メモリーマージン
（Ｖｆ−Ｖｓｍ）は３０Ｖであった。

【００２７】コーティング液の調整 酢酸マグネシウム４水和物を減圧乾燥機を用い、１２０
℃で５時間乾燥して無水酢酸マグネシウムを得た。この
無水酢酸マグネシウム３部を、水９７部に０．１部のヒ
ドロキシプロピルメチルセルロースを溶解した水溶液に
添加し、室温で３時間攪拌した。粒径が１２０ｎｍの酢
酸マグネシウムのコロイド粒子が水に分散したコーティ
ング液が得られた。このコーティング液を室温で１日放
置したが、安定で酢酸マグネシウム粒子の沈降は観察さ
れなかった。

【００２８】比較例１ 実施例１において、酸化マグネシウム膜からなる保護層
６を真空蒸着法により形成した点を除き、他は実施例と
同様にして面放電交流型ＰＤＰを作製した。真空蒸着機
は、電子ビーム蒸着機（日本真空技術（株）製 ＥＸ
−９００−Ｃ１６）を用いて、基板温度３００℃、成膜
速度０．５ｎｍ／ｓの条件で成膜し、膜厚０．５μｍと
した。最小添加電圧及び最小維持電圧の値は、実施例１
の同じ構造のパネルのこれらの値よりいずれも３０Ｖ低
いものであったが、メモリーマージンはほぼ同等の３０
Ｖであった。

【００２９】比較例２ 実施例１において、酸化マグネシウム膜からなる保護層
６を、酸化マグネシウムのペーストをスクリーン印刷法
で塗布した点を除き、他は実施例と同様にして面放電交
流型ＰＤＰを作製した。上記で使用した酸化マグネシウ
ムのペーストは、平均一次粒子径が０．１８〜０．２５
μｍの酸化マグネシウム粉末（宇部興産（株）製 ＵＢ
Ｅ２０００Ａ）をＳｉ系バインダー（ＳｉＯ₂ １０重
量部）中に２６重量％の割合で分散させ、粘度７，００
０ｃｐｓ／２５℃に調製したものを使用した。

【００３０】又、印刷条件は、版ギャップ２．３ｍｍ、
スキージ押込み量１ｍｍ、スクレッパー押込み量１μｍ
とし、スクリーン版のメッシュは４００、乳剤厚は１０
μｍとした。尚、焼成条件は、大気圧下において焼成温
度５８０℃で１時間とした。得られた保護層は不透明で
あり、膜厚は３．０μｍであった。この面放電交流型Ｐ
ＤＰの最小点火電圧は２４０Ｖ、最小維持電圧は１７５
Ｖであった。

【００３１】

【発明の効果】以上の本発明によれば、従来の酸化マグ
ネシウム含有層形成に用いられるペーストの使用では実
現不可能であった膜厚２μｍ以下の酸化マグネシウム含
有層の形成が可能であり、交流型ＰＤＰの放電開始電圧
及び駆動電圧（消費電圧）の制御が促進されて消費電力
の大幅な低下とともにディスプレイ自体の厚さの薄化が
実現できるという効果が奏される。更に、本発明によれ
ば、コーティング法を使用することから、安価に大面積
の保護層を形成することができるので、大型カラーテレ
ビ（例えば対角４０インチ等の）用のディスプレイを低
コストで製造することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の面放電方式の交流型ＰＤＰの概略構
造を示す断面図。

【図２】 本発明の対向放電方式の交流型ＰＤＰの概略
構造を示す断面図。

【符号の説明】

１：前面基板 ２：背面基板 ３：放電空間 ４：対電極 ４ａ：Ｘ電極 ４ｂ：Ｙ電極 ５：誘電体層 ６：保護層 ７：アドレス電極 ８：蛍光体 ９：障壁

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス放電空間を挟んで背面基板と前面基
   板が対向配置され、少なくとも一方の基板には誘電体層
   に覆われた互いに対となる電極が夫々形成されると共
   に、誘電体層上には保護層が形成されてなる交流型プラ
   ズマディスプレイにおいて、前記保護層が、酢酸マグネ
   シウム４水和物の一部及び／又は完全脱水物が水を主体
   とする媒体にコロイド粒子として分散してなるコーティ
   ング液を用いて誘電体層上に形成した塗膜層を加熱処理
   してなる酸化マグネシウム含有層で形成されたことを特
   徴とする交流型プラズマディスプレイ。
2. 【請求項２】 酢酸マグネシウムコロイド粒子表面の少
   なくとも一部が水酸化マグネシウムとなっている請求項
   １に記載の交流型プラズマディスプレイ。
3. 【請求項３】 コーティング液中のコロイド粒子の粒径
   が３〜３００ｎｍである請求項１に記載の交流型プラズ
   マディスプレイ。
4. 【請求項４】 ガス放電空間を挟んで背面基板と前面基
   板が対向配置され、少なくとも一方の基板には誘電体層
   に覆われた互いに対となる電極が夫々形成されると共
   に、誘電体層上には保護層が形成されてなる交流型プラ
   ズマディスプレイの製造において、前記保護層を酢酸マ
   グネシウム４水和物の一部及び／又は完全脱水物が水を
   主体とする媒体にコロイド粒子として分散してなるコー
   ティング液を誘電体層上に塗布、乾燥して塗膜層を形成
   させ、塗膜層を加熱処理して酸化マグネシウム含有層を
   形成させることを特徴とする交流型プラズマディスプレ
   イの製造方法。
5. 【請求項５】 酢酸マグネシウムコロイド粒子表面の少
   なくとも一部が水酸化マグネシウムとなっている請求項
   ４に記載の交流型プラズマディスプレイの製造方法。
6. 【請求項６】 コロイド粒子の粒径が３〜３００ｎｍで
   ある請求項４に記載の交流型プラズマディスプレイの製
   造方法。